Telichenko V.I., Rector de MGSU, Profesor, Doctor en Ciencias Técnicas, Académico de la RAASN
La base del enfoque moderno para justificar el mayor desarrollo de la ciencia y la tecnología es el enfoque de la información, que consiste en el descubrimiento y estudio de nueva información, las relaciones internas entre los elementos del sistema y sus relaciones externas con el medio ambiente.
En el mundo moderno, la información se convierte en el principal potencial para el desarrollo científico, técnico y socioeconómico de la sociedad. La información constituye la base de la comunicación cotidiana y profesional entre las personas, y los conceptos básicos de información son el lenguaje universal de científicos, especialistas, políticos y figuras públicas. Desde el punto de vista de la información, hoy estamos considerando una variedad de problemas solucionables y no resueltos en la física, la medicina, la química, la sociología, la cultura, la construcción y otras esferas y ramas de la ciencia y la tecnología. Habiendo recibido códigos de información sobre la vida humana, su medio ambiente, la Tierra, el Universo, uno puede influir y controlar los procesos sociales, naturales y cósmicos.
La vida de una persona, objeto biológico u otro objeto material es finita, la información sobre su ciclo de vida es infinita en las condiciones de la moderna sociedad de la información en desarrollo. Hoy en día, muchos enfoques científicos para el estudio de los procesos de la vida en la tecnología, la naturaleza y la sociedad se basan en este principio.
¿Qué es la información?
Hay muchas definiciones sobre este tema. En información general — esta es una expresión de las relaciones de interacción, transformación mutua y preservación mutua en el espacio y el tiempo de la energía, el movimiento y la masa en las micro y macroestructuras del Universo. En la vida cotidiana, la palabra información suele asociarse con la publicidad, los medios, las comunicaciones y las publicaciones. Pero el concepto de información es mucho más amplio, ya que los procesos de información en la naturaleza y la sociedad forman la base de la vida y el desarrollo de la civilización.
Las relaciones de información se hacen sentir en procesos físicos, biológicos y químicos.
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La base de información es un componente importante en la industria de la construcción. Cada proyecto de construcción tiene su propio ciclo de vida, que en el sentido generalmente aceptado incluye las etapas de diseño, preparación de la producción de la construcción, construcción de la instalación, su posterior operación, una o más modernizaciones y la posible liquidación de la instalación que ha agotado su potencial. Además, cada una de las etapas se puede dividir en etapas, fases, procesos y otros módulos separados que tienen parámetros y características cuantitativas y cualitativas.
En los últimos años, se ha comprendido que es necesario incluir procesos de negocio basados en actividades de procesamiento de información en los procesos del ciclo de vida de un objeto. Es este enfoque el que permite modelar adecuadamente la creación de un objeto en forma de proceso de producción de construcción que tiene una estructura jerárquica ramificada.
La organización del espacio de información de un objeto, que se va formando gradualmente a lo largo de su ciclo de vida, requiere hoy costes importantes, a veces comparables al coste de los recursos materiales para la construcción del propio objeto. Sin embargo, como muestra el análisis de los procesos de desarrollo de la práctica de la construcción, no hay alternativa a este enfoque; la informatización del complejo de la construcción ya está en marcha y se está convirtiendo en uno de los principales elementos del desarrollo científico y tecnológico de la industria de la construcción.
La informatización está asociada con el desarrollo y uso generalizado de las tecnologías de la información (TI). La tecnología de la información es un conjunto de hardware y software diseñados para recopilar, procesar, almacenar y transmitir información de acuerdo con los objetivos de formular significativamente la tarea o problema que se está resolviendo.
Con la llegada de las computadoras, resultó que muchos métodos científicos clásicos, por ejemplo, los métodos analíticos para resolver ecuaciones, los métodos de visualización gráfica, etc., resultaron ineficaces a la hora de redactar programas de computadora. La computadora permitió sustituir las soluciones analíticas obtenidas para diversos casos especiales de cálculo por una teoría general que permite resolver problemas de forma universal. Al mismo tiempo, se utilizan activamente métodos de aproximaciones sucesivas, solución numérica de ecuaciones, división de sistemas en muchos elementos simples, etc. Como resultado, en lugar de algoritmos analíticos complejos, comenzaron a utilizarse métodos algebraicos (numéricos) relativamente simples y universales. utilizado, cuyo uso está más que compensado por la enorme velocidad de los cálculos y una gran cantidad de elementos bajo consideración.
Este enfoque se llama método de elementos finitos (FEM) y se usa ampliamente en ingeniería y , en particular, en construcción para resolver problemas relacionados con el modelado de las propiedades de los sólidos.
El nuevo potencial de la tecnología informática desafía la tecnología de construcción y diseño existente. Existe la posibilidad de abandonar el almacenamiento y transferencia de numerosos dibujos y documentos en papel, reducir el número de errores en ellos y acelerar los plazos de gestión de diseño y construcción.
Nuevas formas de interacción entre lo técnico y lo comercial Pueden surgir estructuras y cooperación entre los participantes en la construcción de diferentes países. Sin embargo, aún no se han encontrado formas óptimas de organizar la producción utilizando redes informáticas. Esto requiere métodos matemáticos para reconocer y clasificar objetos, así como garantizar la coherencia de muchos objetos a medida que cambian continuamente.
Un papel muy importante en la implementación del enfoque de información pertenece al sistema de educación superior en construcción. La complejidad de las actividades de ingeniería modernas conduce necesariamente al hecho de que los especialistas necesitan dominar los medios y métodos de procesamiento de información para su uso en la toma de decisiones de ingeniería. Es responsabilidad de las universidades técnicas y, en particular, de la construcción, formar jóvenes especialistas en el campo de las tecnologías de la información, enseñándoles las habilidades para utilizar las tecnologías de la información y las redes de comunicación en el desarrollo intelectual de la producción de la construcción.
Construcción Las actividades, especialmente en sus ámbitos educativo y científico, deben desarrollarse basándose en el desarrollo y aplicación de sistemas de información inteligentes. Sobre esta base se pueden crear nuevos conocimientos, que deberían ser el contenido principal de las actividades de la universidad.
En las universidades técnicas, de acuerdo con las etapas de desarrollo de los métodos y tecnologías de la información, se formaron disciplinas y programas académicos en matemáticas aplicadas, informática, tecnología informática y CAD. A finales de los años 90 se formó una dirección llamada «informática de la construcción». Todas estas disciplinas resultaron importantes para la formación de especialistas en gestión de proyectos, gerentes, ingenieros de sistemas, diseñadores y diseñadores de alto nivel.
Se avecina una nueva etapa en este ámbito. Si hoy hablamos de informatización, entonces ha llegado el momento de la intelectualización de las actividades de construcción, que, por cierto, ya se menciona en los trabajos de especialistas en el perfil correspondiente.
A principios de los años 90 comenzó a gestarse una nueva disciplina compleja, que hoy actúa como una dirección independiente y actualmente se conoce como inteligencia computacional (CI). Actualmente, VI se basa no solo en nuevas matemáticas en comparación con la inteligencia artificial (IA), sino principalmente en su soporte de hardware, lo que permite crear sistemas inteligentes autónomos competitivos y baratos basados en métodos VI — desde robots móviles en miniatura hasta electrodomésticos. Los sistemas de IA similares son mucho más caros y requieren computadoras comparativamente más potentes para implementarlos de manera efectiva. Durante los últimos 40 años, la IA, basada en la computación simbólica y la lógica booleana, ha logrado avances significativos en el campo de la ingeniería del conocimiento, el procesamiento de NL, la ingeniería de sistemas, la programación y el diagnóstico. Pero en el marco de la IA tradicional, una serie de problemas se resuelven bastante mal en áreas como la visión por computadora, la robótica, la planificación, el reconocimiento de voz y escritura, el aprendizaje y la toma de decisiones en condiciones confusas y la gestión de procesos de producción complejos. En este caso, son más adecuados los cálculos no simbólicos, sino numéricos, que dan soluciones aceptables y aproximadas, y no necesariamente resultados óptimos.
Cuando en los años 1970, basándose en las ideas de L. Zadeh, se creó un nuevo método de matemáticas computacionales (cálculos basados en una variable lingüística difusa: computación con palabras), rápidamente fue respaldado por hardware (procesadores difusos), que en varias áreas problemáticas resultó ser más eficiente que las computadoras clásicas de von Neumann. Inicialmente, estas áreas se incluyeron en el área de inteligencia artificial. Pero gradualmente la gama de estas áreas se expandió significativamente y se formó la dirección VI. Esta área actualmente incluye:
— lógica difusa y teoría de conjuntos;
— sistemas expertos difusos;
— sistemas, razonamiento aproximado, basado en el conocimiento;
— sistemas basados en datos (redes neuronales, algoritmos genéticos);
— sistemas híbridos (sistemas neuro-difusos o neurológicos, genético-neuronales, genéticos-difusos o lógico-genéticos);
— sistemas dinámicos no lineales;
— teoría del caos;
— análisis fractal.
Según el fundador de la teoría de conjuntos difusos, L. Zadeh, aunque la inteligencia computacional trabaja con una clase de problemas que todavía se clasifican como inteligencia artificial, la VI trabaja con computación blanda y la IA — con duros cálculos. Los términos inteligencia computacional y computación blanda fueron introducidos por L. Zadeh en 1994. Al mismo tiempo, formuló el principio fundamental de la computación blanda: Tolerar la imprecisión y la verdad parcial para lograr interpretabilidad, flexibilidad y una solución de bajo costo.
La computación dura se basa en modelos precisos que incluyen razonamientos basados en lógica simbólica y métodos clásicos de cálculo y recuperación de información. La informática suave se basa en modelos aproximados, incluidos métodos de razonamiento aproximado y métodos computacionales basados en aproximación funcional, búsqueda aleatoria y optimización.
La informática blanda es actualmente la base de las nuevas tecnologías de la información y de la tecnología informática de sexta generación y debe su éxito comercial a los resultados de la «ola hacia atrás» en el esquema «teoría de conjuntos difusos — modelos difusos — sistemas difusos — herramientas de software difusas — hardware difuso». La dirección de las mediciones blandas es una rama de la dirección de la informática blanda, en la que las tecnologías de la información de los componentes de la informática blanda se implementan según los principios de unidad de medidas con su cobertura total por la cadena de soporte de decisiones metrológicas.
Así, la nueva dirección de MI, por un lado, permite aprovechar todas las ventajas de la computación blanda (simplicidad y velocidad de procesamiento, flexibilidad de la lógica de salida, variedad de formas de presentación de los resultados obtenidos y complejos de su metrología). características, que pueden incluir indicadores de incertidumbre tradicionalmente utilizados en sistemas de computación blanda) en la implementación de procesos de medición, aumentando así la calidad de los resultados de la medición. Por otro lado, para los sistemas de computación blanda, el alcance de sus aplicaciones se está ampliando significativamente, su potencia informática está aumentando debido al uso efectivo de métodos de procesamiento de información numérica y, por primera vez, la posibilidad de una regulación y evaluación específicas a nivel global. Surge una base formal de la calidad de las soluciones resultantes.
A la hora de desarrollar y tomar decisiones constructivas, el concepto de potencial de flexibilidad es de gran importancia. Las tecnologías de la construcción deben tener las propiedades de flexibilidad, lo que significa la capacidad de adaptarse a las condiciones de trabajo que cambian con frecuencia en el sitio, responder a cambios en los parámetros organizativos, tecnológicos y de recursos en una amplia gama y al mismo tiempo lograr el resultado final manteniendo lo especificado. o indicadores técnicos y económicos previstos.
El concepto de flexibilidad se utiliza ampliamente en muchas industrias. La producción automatizada flexible (FAP), los sistemas de producción flexibles (FPS) y los módulos de producción flexibles (FPM) se utilizan en la ingeniería mecánica, la industria automotriz, la radioelectrónica y las industrias manufactureras. Las ideas de flexibilidad se utilizan en el diseño de soluciones arquitectónicas, constructivas y estructurales. El uso del concepto de flexibilidad y su implementación en tecnologías apropiadas puede aumentar significativamente la eficiencia, el nivel organizativo y tecnológico y el soporte de ingeniería de la producción.
En relación con la producción de la construcción, se propone considerar la flexibilidad como la capacidad de diversos elementos del proceso productivo de la construcción para responder de manera oportuna y adecuada a diversos tipos de impactos planificados y aleatorios, deterministas y probabilísticos que surgen en sus distintas etapas y niveles para lograr el resultado final manteniendo los mejores o previstos indicadores de desempeño. La tarea es desarrollar un sistema para el diseño y formación de tecnologías de construcción, preparación y ejecución de trabajos en un sitio de construcción, teniendo en cuenta la influencia de una gran cantidad de factores que acompañan el funcionamiento real de toda la estructura del proceso de construcción. hasta cada operación tecnológica. Y cuanto más flexible sea esta estructura, más rápidamente responderá a la dinámica de las condiciones cambiantes de trabajo en el sitio, mayor será la eficiencia y eficacia del proceso de producción, más plenamente serán los recursos y capacidades de la organización de la construcción. realizado en una obra específica.
Sería incorrecto transferir automáticamente ideas de producción flexible de otras industrias a la construcción, pero ciertamente es necesario utilizar los enfoques, principios y métodos desarrollados. A su vez, esto está asociado al desarrollo y creación de métodos, algoritmos y procedimientos que permitan la formalización y modelado de los procesos constructivos, y la posterior formación y diseño de soluciones para su implementación en las condiciones reales de una obra.
La solución a este problema, como ya se ha justificado anteriormente, se propone implementarse a través de los siguientes principios básicos que corresponden a las ideas de la intelectualización: modularidad, sistematicidad, variación, multicriterio y automatización.
El principio de modularidad consiste en construir la estructura de procesos de construcción e información de módulos, entre los que podemos distinguir módulos de procesos, módulos de tareas y módulos de soluciones.
El principio de variación viene determinado por la necesidad de estudiar y analizar una gran cantidad de opciones para combinar módulos, resolviendo diversos tipos de problemas particulares y generales que surgen durante la ejecución del proceso productivo en todas sus etapas.
El principio de multicriterio permite en cada caso elegir una opción racional basándose en los criterios que mejor evalúen la calidad de la solución en cada situación específica y permitan juzgar el nivel de su flexibilidad.
El principio de automatización radica en la necesidad de utilizar al máximo posible en todas las etapas y niveles de la estructura de los procesos de construcción e información de las herramientas de automatización, la tecnología informática moderna y las computadoras.
El principio de coherencia garantiza la independencia de cada elemento del proceso productivo en el marco de su funcionamiento como un sistema constructivo unificado y con una estructura jerárquica.
Flexibilidad — esta es una característica integral que cubre los principales componentes del proceso productivo: organización, soluciones de diseño, proceso tecnológico, medios técnicos de tecnologías constructivas y base de información. Sobre la base de las disposiciones de los sistemas de producción flexibles, se propone considerar la flexibilidad de la producción de la construcción en las siguientes formas: — flexibilidad de las decisiones organizativas; — flexibilidad de soluciones de diseño; — flexibilidad de soluciones tecnológicas; — flexibilidad del soporte informativo.
La integración de las esferas material e informativa de la producción de la construcción, la estructura y claridad de las conexiones directas y de retroalimentación entre ellas es uno de los principios fundamentales del uso de sistemas de información inteligentes en procesos de producción reales. Este principio encuentra su encarnación práctica en la creación y uso de CALS/IPI — tecnologías que combinan en un solo complejo la solución de problemas de automatización del diseño (CAD/CAD), gestión de procesos (CAM/APCS), flujos de materiales (sistemas logísticos), actividades organizativas y administrativas, gestión de la calidad (ISO) basadas en una información unificada base de datos creada y acumulada en todas las etapas del ciclo de vida de un proyecto de inversión y construcción.
El enfoque PLM (Product Lifecycle Management) está cada vez más extendido en la práctica de la gestión de proyectos. Es un enfoque empresarial estratégico que aplica sistemáticamente un conjunto de soluciones empresariales para crear, gestionar, distribuir y utilizar de forma conjunta información que define el rendimiento del producto en todas las etapas del ciclo de vida del producto.
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